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Vers la création de vêtements thermorégulateurs - Par : Hanen Hattab,

Vers la création de vêtements thermorégulateurs


Hanen Hattab
Hanen Hattab est doctorante en sémiologie à l’UQAM. Ses recherches portent sur les pratiques d’art et de design subversifs et contre culturels comme le vandalisme artistique, le sabotage et les détournements culturels.

Variations du climat

Pixabay. Domaine public.

Dans plusieurs métiers, les travailleurs sont exposés à des contextes climatiques rudes. Le confort thermique peut contribuer à améliorer leurs conditions de travail et à diminuer le risque d’attraper des maladies. Une technologie inventée par des chercheurs de la University of California (UC) San Diego pourrait être une solution novatrice pour ce type de situations. En effet, elle peut réguler la température du corps tant en milieux froids et qu’en milieux chauds.

Conception d’un module thermoélectrique

L’équipe de l’UC a conçu un module qui se veut une solution de rechange au chauffage et à la climatisation dans les bâtiments, afin de réduire la consommation énergétique.

Le prototype du module est présenté dans une étude qui s’intitule « Wearable thermoelectrics for personalized thermoregulation ». Elle est coécrite par une équipe dirigée par Renkun Chen, professeur de génie mécanique et aérospatial à la Jacobs School of Engineering de l’UC San Diego, et a été publiée dans Science Advances le 17 mai 2019.

Le module chauffe ou rafraîchit l’usager sans intervenir sur la température de l’environnement dans lequel il se trouve. Il est flexible et léger et peut être placé sur le dos, la nuque, les pieds ou les bras, et intégré facilement dans un vêtement. Le prototype mesure 5 cm sur 5 cm et consomme jusqu’à 0,2 W de puissance.

Selon l’équipe de recherche, une veste qui régulerait convenablement la température corporelle devrait comporter environ 144 modules.  L’étude a montré que le prototype est capable de produire un effet de refroidissement supérieur à 10 °C et serait, de fait, le premier système à fournir un refroidissement actif pendant une période soutenue (supérieure à une heure) et une régulation thermique personnalisée et confortable. Le module produit la chaleur et le froid grâce à la thermoélectricité : un phénomène de conduction électrique et thermique utilisé dans plusieurs domaines d’application, en outre, dans la réfrigération et la génération d’énergie électrique d’appoint.

Structure fonctionnelle

Le module est composé de petits piliers à base d’alliages de tellurure de bismuth (Bi2Te3), soudés à des électrodes en cuivre minces, lesquelles sont fixées entre deux feuilles d’élastomère. Le Bi2Te3 est un semi-conducteur qui fait partie des matériaux thermoélectriques les plus utilisés depuis la découverte de cette propriété, à partir des années 1950. Il est employé dans la fabrication des modules Peltier utilisés dans les systèmes de réfrigération. Les feuilles flexibles servent à propager la chaleur ou le froid qui circulent dans les électrodes. Elles sont créées à base d’un mélange de caoutchouc appelé Ecoflex et de poudre de nitrure d’aluminium.

La chaleur est transférée d’une feuille à l’autre par l’application d’un courant électrique. Lorsqu’il fonctionne comme climatiseur, le courant traverse les piliers afin de provoquer l’effet Peltier, lequel entraîne un échauffement d’un côté du module et un refroidissement de l’autre.

Quand le module doit générer la chaleur, la polarité du courant est inversée. Dans ce cas il s’agit d’un autre effet thermoélectrique appelé l’effet Seebeck.

Chaque module est alimenté par une batterie flexible, constituée d’un ensemble de piles au lithium.

L’équipe de recherche a testé le prototype sur le bras en fixant le module sur un brassard maillé et en variant la température de l’environnement occupé. En deux minutes, la peau du testeur a été rafraîchie par l’atteinte d’une température de consigne de 32 oC. Le module a réussi à maintenir la peau à cette température alors que la température ambiante variait entre 22 et 36 oC.

Le projet se poursuit et vise à fabriquer une veste qui chauffe et rafraîchit le corps selon le besoin. L’équipe projette aussi de concevoir une application connectée au vêtement qui permet de commander la température.

Hanen Hattab

Profil de l'auteur(e)

Hanen Hattab est doctorante en sémiologie à l’UQAM. Ses recherches portent sur les pratiques d’art et de design subversifs et contre culturels comme le vandalisme artistique, le sabotage et les détournements culturels.

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